鹤煤六矿二_1煤煤层气含量控制因素分析

２ 煤 层 气 赋 存 特 征
２ １ 煤 层 空 间 展 布 ．
（ ） 煤性 。该 区含 煤地 层 包 括石 炭 系 中统 本 １含 溪组 ， 上统 太原 组 ， 叠 系下 统 山西组 、 二 下石 盒 子 组
和上 统上 石盒子 组 ， 中山 西组 二 煤 组 和太 原 组 一 其 煤组 为该 区 主要 含 煤 地 层 。含煤 地 层 总 厚 ８ ５ ２ ０ ．９ ｍ， 含煤 ２ ２层 ， 层总 厚 １ ． １ｍ， 煤系数 １ ３ ％ 。 煤 ０ ７ 含 ．３
斜 长 ２ ７ ｋ 面积 １ ． ５ ｋ ． ｍ， ８ ５ ｍ 。六 矿 处 于 鹤 壁 煤 田 东 部太行 断隆 的东缘 ， 总体 为 ２ 。 ０ 左右 的单 斜 构造 ，
地 层走 向近 Ｓ 倾 向 Ｅ， 角 ０～３ 。 区 内地 层 产 Ｎ， 倾 ８。
３ ４ ａ 属 于欠压 状 态 。经 等 温 吸 附试 验 结 果显 ． ３ＭＰ ， 示， 朗格 缪尔 体积 平均 ３ ． ５ｍ ／ ， ５ ５ ｔ朗格缪尔 压 力平 均 ０ ４ ａ 吸 附能力 较强 。煤储 层渗透 性较 差 。 ． ５ＭＰ ，
要为 黑 色 泥 岩 或 砂 质 泥 岩 ； 接 底 厚 １Ｏ 直 ． ０—５ Ｏ ．Ｏ
现轴 部煤层 气含 量 明显 比其 他 地 区高 出许 多 。两 处 向斜 由于 轴部 岩层 受 到 强力 挤 压 的 影 响 ， 围岩 的透 气性 降低 ， 轴部 区域 往 往 成 为煤 层 气 赋 存 的有 利 场
２１ ０２年第 １ 期
中州 煤 炭
总第 １３期 ９
鹤 煤 六矿 二１煤 煤 层 气 含 量控 制 因素 分 析
王 正伟 王相 洲 ，
（ ． 南理 工 大 学 能 源科 学 与 工程 学 院 ， 南 焦 作 １河 河 ４ ４ ０ ； ． 南 煤 业 化 工 集 团 鹤 煤 公 司 六矿 ， 南 鹤 壁 ５０ ３ ２ 河 河 ４ ８０ ） ５ ０ ０
合， 并伴 有 Ｎ Ｎ Ｅ向正断层 。区 内共查 明断层 ５ Ｅ、 Ｎ ９ 条 ， 中落差 大于 ２ 的大 、 其 ０ｍ 中型 断层 有 ３ １条 ， 断 层 发育密 度 为 １ ６ ． ４条／ ｉ 。断层 按 其 延 伸 方 向可 ｋ ｎ 分 为 Ｎ Ｅ、 Ｅ Ｎ Ｅ、 ＷＷ 向 ４组 ， 层 间有 少 量相 Ｎ Ｎ 、Ｅ Ｎ 断 互切 割交 叉 ， 煤层 气 的分 布有 一定 影 响。 对
组 分 的 ８ ． ％ ， 以镜 质组 为 主 ， 质组 多呈 均 匀 ９２ 并 镜
收 稿 日期 ： ０ １— ９— ６ ２ １ ０ ２
作 者 简 介 ：王 正 伟 （ ９ ６ ）， ， 南 鹤 壁 人 ， 读 硕 士 研 究 生 ， 从 １８一 男 河 在 现 事 煤 及 煤 层 气 方 面 的学 习 和 研 究 。
１ 矿 井 构 造
鹤 煤 六 矿位 于 鹤 壁 市 山城 区东 侧 ， 井 核 定 生 矿
趋 势 。煤 层 厚度变 化情 况如 图 １ 示 。 所
２ ２ 储 层压 力 、 ． 吸附特 性 、 透性 渗 据 以往 测定 的有 关 资 料 ， 矿 二 ． 储 层 压 力 六 煤
产 能力 １２ Ｍ ／ 。矿 区南 北走 向长 ６ ５ｋ 东 西 倾 ． ｔａ ． ｍ，
摘 要 ： 层 气含 量 控 制 因 素研 究是 煤 层 气 开 发 的 基 础 。 根 据 鹤 煤 六 矿 二 煤 地 质 勘 探 资 料 ， 煤 层 气 地 质 学 煤 从 的角 度 ， 重分 析 了控 制 该 矿 煤 层 气含 量 的 顶底 板 岩 性 、 造 特 征 、 动 力 条 件 和 埋 藏 深 度 等 因 素 。 分 析 结 着 构 水 果表 明， 矿 二 。 顶 底 板 岩 性 主 要 为 砂 质 泥 岩 和 泥岩 ， 厚 稳 定 ， 隙不 发 育 ， 该 煤 层 裂 为煤 层 气 富集 提 供 了 良好 的 圈闭条件 ； 向斜 轴 部 区域 及 压 性 、 扭 性 逆 断 层 附近 煤 层 气含 量高 ； 下 水 基 本 上 处 于 弱 径 流和 滞 留状 态 ， 压 地 对 煤 层 气保 存 有 利 ， 局 部 区域 地 下 水 活 跃 ， 层 气 含 量 较 低 ； 层埋 藏 深 ， 层 气 含 量 随 埋 深 增 加 而 增 加 。 但 但 煤 煤 煤 大部 分 区域 煤 体 为 软煤 ， 体 松 软 ， 煤 层 透 气 性 差 ， 区煤 层 气 开 发 有 待 于进 一 步 的研 究探 讨 。 煤 且 该 关键词 ： 层气地质 学； 煤 赋存 特 征 ； 层 气含 量 ； 制 因素 ； 层 气 开 发 煤 控 煤
２ ３ 煤 岩煤质 特征 ．
状 变化 不大 ， 有少 量 宽缓 的褶 曲存在 ： 主要 构造 形迹
为 轴 向近 Ｅ 、 Ｗ 向东 倾 伏 的一 系列 宽 缓 背 、 向斜 ， 该 构 造 与井 田中 部 近 Ｓ Ｎ 向 的小 型 背 、 Ｎ、 Ｅ 向斜 相 复
该矿 二 ． 层 宏 观 煤 岩 类 型 以半 亮 型 为 主 ， 煤 半 暗型次 之 。有 机 组 分 含 量 平 均 占显 微 煤 岩 组 分 的 ９ ． ％ 。其 中 ， 质 组 、 镜 质 组 为 ８ ． ％ ， ０４ 镜 半 ０ ６ 占有 机
气含 量 比两翼高 。如该 矿沿 倾 向方 向的 ７ ．４ ８ ４ １１ 、２
向斜 以及沿 走 向方 向的 ７ －５向斜闭 ， 层气 运 移 十分 困难 ， 煤 同时 由于 挤
３ ・ ０
可采煤 层厚 ８ ８ 可 采含煤 系数 １ １ 。 ． ３ｍ， ．％
（） ２ 煤厚 。 山西 组二 。 层 为 该 区 主 要 可 采 煤 煤
层， 煤层 埋 深 ４ ０～ ４ 煤 厚 ０ ７ ７ ９ ７ ｍ， ． ２～１ ． １ｍ， ７ ５ 平 均 厚 ７４ ． ８ｍ。煤层 总体 上呈 西北 厚 、 东南 薄 的变 化
含量 ０ ３ ％ ， 热量 ２ ． ４ＭＪｋ 。 ．２ 发 ６ ２ ／ ｇ
率 。半 丝 质 组 和 丝 质 组 为 ９ ８ ， ． ％ 占有 机 组 分 的 １ ． ％ 。具有 明显 的 木质 结 构 ， 腔 中常 充填 有 黏 ０８ 胞 土矿 物及少 量微 粒状硫 铁矿 ， 尔见方 解石 、 偶 石英颗 粒 。煤 层 最 大 反 射 率 为 １６ ％ ～２ ２ ％ ， 均 ．１ ．１ 平 １ ８ ％ 。无 机组分 含 量为 ９ ６ ， 以黏 土 类 为 主 ， ．６ ．％ 并 黏 土 类 占无 机 组 分 ８ ． ％ ， 次 为碳 酸 盐 和 氧 化 ５４ 其
中 图分 类 号 ： Ｄ １ ． Ｔ ７２２ 文 献 标 志 码 ： Ｂ 文 章 编 号 ：０ ３— ５ ６ ２ １ ） １ ０ ２ ０ １ ０ ０ ０ （０ ２ Ｏ — ０ ９— ３
煤 层气 地质 学是 一 门研 究 煤层气 的形 成 、 赋存 、 运 移 和产生 规律 的学 科 … 。随 着 沁 水 盆地 、 尔 多 鄂 斯 盆地 煤层 气大 规模 的商 业 性 开 发 ， 层 气地 质学 煤 也 逐步 受到 人们 的重 视 。据 统 计 ， 国现有 国有 煤 我 矿 近一 半 都 是 高 瓦 斯 或 瓦斯 突 出矿 井 。作 为 煤 层气 地质 学 的重要 组 成 部 分 ， 层 气 含 量控 制 因素 煤 的研 究对 矿井 瓦斯 防治 和煤 层气 商业 性开发 具 有重 要意 义 。 目前 ， 内外 对煤 层 气 地 质 学 的研 究 主要 国 集 中在地 质 构 造 特 征 、 层 空 间 展 布 、 岩 煤 质 特 煤 煤 征 、 层压 力 、 储 渗透 性 、 底板 岩性 、 动力影 响 等多 顶 水 个方 面 。本文 以 鹤煤 六 矿二 煤层 为 例 ， 一 论 逐 证 了六 矿 二 煤 构 造 特 征 、 层 空 间 展 布 、 层 压 煤 储 力、 吸附特 性 、 渗透 性 、 岩煤 质特 征 ， 重点 分 析 了 煤 并 影响该 区二 煤 含 气 量 的 控 制 因素 ， 以期 为 该 矿 瓦 斯 防治和 煤层气 开 发提供 参考 。
所 。六矿 的 ２个 瓦斯 突 出严 重 地带都 出现 在 向斜 轴 部 附近 。
８
霞 县２
鼎
４ ６ ８ １ ０ ｌ ２ ｌ ４ １ ６
顶板泥岩厚度／ ｍ
ｍ， 主要为 泥 岩 或 炭 质 泥 岩 。为 分 析 顶 底板 对 煤 层 气赋存 的影 响 ， 据 二 ． 层 顶 板 泥 岩 厚 度 以及 绝 根 煤 对瓦斯 涌 出量数 据 ， 计分 析并 得 出两 者具 有 明显 统 的正相 关线 性关 系 （ ２ 。 由于煤层 顶底 板 主要 为 图 ） 砂质 泥岩 和泥岩 ， 区域 盖 层 较 厚 ， 泥岩 裂 隙不 发育 ， 故封 盖条件 好 ， 为煤储 层提 供 了 良好 的圈 闭条件 。 （ ） 造 特 征 。该 区 构 造 复 杂 程 度 属 中等 偏 ２构 上， 皱、 褶 断层发 育 良好 。向斜构 造一般 轴部 的煤层
物， 硫化 物和其 他含 量甚微 。该 区煤 阶为贫 瘦煤 ， 煤 的变质作 用 主要 以区域热 变质 为主 。在 高温 和相对 低 压 的环 境 下 ， 层 孔 隙 度 仍 较 发 育 ， Ｌ 度 可 达 煤 孑隙 ６ ８ ， 层 中现保存 了少 量 的中孔 和大孔 。这 一孑 ．％ 煤 Ｌ 隙特征促 使煤 的孑 面积 变大 ， 附能力增 强 ， Ｌ 吸 而且煤 层孔 隙之 间还具 有 一定 的连通 性 。二 ． 主 要煤 质 煤 指标 ： 灰分 １ ． ５ ， ７ ３ ％ 水分 ７ ８ ， 发分 １． ２ ， ．％ 挥 ７ ４ ％ 硫
界 的 Ｆ。 断层 落差 １ ０ｍ， ６ 倾角 ７ 。并 有 中小 断层 斜 ５，
交 ， 裂延伸 至 地表 。这 条大 断 裂 附 近 可能 会 出 现 断
相 当宽的瓦 斯排放 带 ， 因此对 煤层 气保 存 十分不 利 。
部 分 中 小 断 层 结 构 面 大 部 分 具 有 压 性 或 压 扭
图 ２ 二 。 层 顶 板 泥 岩 厚 度 与 绝 对 瓦 斯 涌 出 量 关 系 煤
断层 破坏 了煤 层 的连 续 完整 性 ， 煤层 条 件 发 使
生 了变化 。断裂 落差 较 大 ， 相 交 会 地带 的煤 层 气 互
逸散条 件较 好 ， 煤层 气 含 量 低 。如 靠 近井 田北 部 边
图 １ 二 煤 层 厚 度 等值 线 示 意
３ 煤 层 气 含 量 主 要 影 响 因素
控制 和影 响该 区二 。 煤 层 气含 量 的因素 是 多 煤 方 面 的。综 合 考 虑 区 内二 煤 煤 层 气 赋存 特 征 ， 认 为该 区煤层气 含量 主要 受顶底 板岩 性 、 造特 征 、 构 水 文 地质 条件 以及埋 藏深 度等 因素 的影 响较 为显 著 。 （） １ 顶底板 岩性 。煤 层 顶 底板 是 封 盖煤 层气 的 第 １ 屏 障 ， 是 煤 储 层 围 岩 组 合 中 最 重 要 的 岩 道 也 层 。煤 层 围岩 的 隔气 和 透气 性 直 接 影 响煤 层 气 的保存 。该 区二 煤 层 直 接 顶厚 ３ ６ ． ０～６ ０ 主 ． ５ ｍ，
无 结构 镜质 体 ， 见 木 镜 质体 ， 偶 呈微 透 镜状 ， 时分 有
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２ １ 年第 １ ０２ 期
中州 煤 炭
总第 １３ ９ 期
布有矿 物及 丝炭 碎 片 ， 腔结 构 明显 而完 整 。半 镜 胞 质组结 构呈 不均匀 状 ， 显 团粒状 ， 偶 并有 较强 的反射